CN100469951C - 掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体 - Google Patents

掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体 Download PDF

Info

Publication number
CN100469951C
CN100469951C CNB2004101010562A CN200410101056A CN100469951C CN 100469951 C CN100469951 C CN 100469951C CN B2004101010562 A CNB2004101010562 A CN B2004101010562A CN 200410101056 A CN200410101056 A CN 200410101056A CN 100469951 C CN100469951 C CN 100469951C
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystal
laser
crystalline
ytterbium
ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2004101010562A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1782145A (zh
Inventor
王国富
张彦
林州斌
胡祖树
张莉珍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Original Assignee
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS filed Critical Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority to CNB2004101010562A priority Critical patent/CN100469951C/zh
Publication of CN1782145A publication Critical patent/CN1782145A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100469951C publication Critical patent/CN100469951C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体涉及人工晶体领域，特别是涉及一种新型飞秒激光晶体材料掺镱硼酸钆锶[Yb:Sr3Gd2(BO3)4]及其制备方法。采用提拉法生长掺镱硼酸钆锶单晶，其生长温度为1455℃，拉速为0.5-2mm/h，晶转15-30rmp，可生长出高质量、大尺寸的掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体。

Description

掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体
技术领域  本发明涉及光电子功能材料技术领域中的人工晶体和晶体生长领域，尤其是涉及一种固态飞秒激光器中的工作物质的飞秒激光晶体材料。
背景技术  飞秒激光晶体是固体飞秒激光器的工作物质，它是指以晶体为基质，通过分立的发光中心吸收泵浦光能量并将其转化为激光输出的发光材料。飞秒激光晶体的各种物理和化学性质主要由基质材料决定，而其光谱特性和荧光寿命等则由激活离子的能级结构决定。自1965年，脉冲激光技术用被动锁模红宝石激光器获得皮秒级脉冲而进入超短范围以来，发展十分迅速。70年代出现了队撞环形锁模染料激光器，激光的脉冲宽度进入飞秒阶段。90年代初，英国的圣安德鲁大学的spence等人首次报道了用自锁模钛宝石激光器产生了60fs的超短脉冲。由于钛宝石固体激光器可调谐范围宽、荧光带宽大、结构简单、可靠性高、无污染，克服了染料激光器的缺点，它的出现掀起了国际上发展新型固体飞秒激光器的热潮。
目前，应用最广泛的固体飞秒激光晶体是钛宝石晶体，其具有较好的各种物理和化学性能，且易于生长出高光学质量、大尺寸的优质晶体。但它存在着吸收谱线窄，不适宜于用LD来进行泵浦的缺点，而LD泵浦将是今后激光泵浦源的发展方向。
积极寻找各种物理、化学性能和机械性能优异，且易于生长出高光学质量、大尺寸的优质激光晶体材料，而且该晶体要适合于LD泵浦，这是目前各国科学家正在进行的工作。镱离子由于具有较好的光谱性能，广泛地被用作激活离子，掺Yb3+离子的激光晶体，量子效率高，适宜于InGaAs激光二极管泵浦；而硼酸盐由于具有较好的物理化学和机械性能，也成为激光基质材料的热门之选。
发明内容  本发明的目的就在于研制一种新的激光晶体掺镱硼酸钆锶[Yb:Sr3Gd2(BO3)4]，能够直接使用闪光灯和LD泵浦的，具有较高转换效率的激光晶体材料。
将生长出的Yb:Sr3Gd2(BO3)4晶体，在四圆衍射仪上进行了衍射数据的收集，结构分析表明，其属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为
Figure C200410101056D0004152503QIETU
，
Figure C200410101056D0004152513QIETU
Figure C200410101056D0004152523QIETU
，，Z＝4，采用油浸法测得其折射率为1.77。其中镱离子是作为掺杂离子，取代钆离子的晶格位置，镱的掺杂浓度在0.5at％～25at％之间，荧光寿命(τ)为3.25—1.03ms，其荧光寿命是镱离子浓度的函数，可根据不同的需要掺入不同浓度的镱离子。实验结果表明其可输出1063nm波长的激光，可作为激光晶体。
Yb:Sr3Gd2(BO3)4晶体是一种同成分熔化的化合物，可采用提拉法生长，按化学反应式：Gd2O3+3SrCO3+4H3BO3＝Sr3Gd2(BO3)4+6H2O+3CO2的比例进行称样、混合、压片，而Nd2O3则按所需浓度加入，所用原料为：Yb2O3(纯度99.95％，中科院长春应用化学研究所)、Gd2O3(纯度99.99％，中科院长春应用化学研究所)、SrCO3(纯度99.95％，中国医药集团上海化学试剂公司)、H3BO3(纯度99.99％，北京化工厂)，生长采用铂坩锅、在惰性气体(如N2、Ar等)气氛下进行，晶体生长的参数为生长温度1450—1500℃左右，提拉速度为0.5～2.mm/h，晶体转速为15～30rmp，生长出了高质量的Yb:Sr3Gd2(BO3)4晶体。
将生长出的Yb:Sr3Gd2(BO3)4晶体，进行吸收光谱、荧光光谱及荧光寿命等的分析测试，结果表明(以掺5at％Yb3+的Sr3Gd2(BO3)4晶体为例)：Yb:Sr3Gd2(BO3)4晶体的主吸收峰在977nm，其半峰宽为8nm，吸收跃迁截面为1.65×10-20cm2，在977nm处较大的半峰宽非常适合于采用InGaAs半导体激光来进行泵浦，有利于激光晶体对泵浦光的吸收，提高泵浦效率。其在1063nm处的发射跃迁截面σem为0.428×10-20cm2，荧光寿命为1.18μs，因为荧光寿命长的晶体能在上能级积累更多的粒子，增加了储能，有利于器件输出功率和输出能量的提高。因此，Yb:Sr3Gd2(BO3)4晶体能得到较大的输出，是一种高转换效率、低成本、高光学质量和有实际应用前景及使用价值的激光晶体。
Yb:Sr3Gd2(BO3)4晶体可用提拉法非常容易地生长出质量优良的晶体，生长速度快，晶体质地坚硬，具有良好的导热性能，有优良的光学特性，很容易用闪光灯泵浦和LD泵浦获得激光输出，激光输出波长为1063nm，该晶体可作为一种较好的激光晶体。该晶体用于固体飞秒激光器中作为激光工作物质，使用闪光灯或激光二极管作为泵浦源，激发产生1063nm波长的激光输出。用该晶体制成的固体飞秒激光器用于信息学、生物医学、超快科学领域中
本发明的Yb:Sr3Gd2(BO3)4晶体是一种同成份熔化的化合物，可以采用提拉法生长，其生长周期短、可获得高质量大尺寸的晶体。我们在实验过程中找到合适的固相合成方法及较佳的生长条件，采用提拉法已生长出尺寸为Φ10mm×22mm的高光学质量的晶体。
具体实施方式
实施例1：提拉法生长掺杂浓度为2.0at.％Yb3+的Yb:Sr3Gd2(BO3)4激光晶体。将按配比准确称量好的SrCO3、Gd2O3、H3BO3、Yb2O3混合研磨均匀，压片后，放入φ60×40mm3的铂坩锅中，在马弗炉中于900℃固相反应12小时，再升温至1100℃反应10小时。将合成好的以上样品放入提拉炉中，采用提拉法，在N2气氛中，生长温度为1455℃、晶体转速为15rmp，拉速为1mm/h的情况下，生长出了尺寸为Φ15mm×26mm的高质量的Yb3+含量为2.0at.％的Yb:Sr3Gd2(BO3)4晶体。
实施例2：提拉法生长掺杂浓度为5.0at.％Yb3+的Yb:Sr3Gd2(BO3)4激光晶体。
将按配比准确称量好的SrCO3、Gd2O3、H3BO3、Yb2O3混合研磨均匀，压片后，放入φ60×40mm3的铂坩锅中，在马弗炉中于1050℃固相反应10小时，再升温至1200℃反应20小时。将合成好的以上样品放入提拉炉中，采用提拉法，在Ar气氛中，生长温度为1465℃、晶体转速为15rmp，拉速为0.5mm/h的情况下，生长出了尺寸为Φ10mm×22mm的高质量的Yb3+含量为5.0at.％的Yb:Sr3Gd2(BO3)4晶体。

Claims (4)

1、一种掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体，其特征在于：该晶体的分子式为Yb:Sr3Gd2(BO3)4，属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为：
Figure C200410101056C00021
Figure C200410101056C00022
Figure C200410101056C00024
Z＝4，折射率为1.77，镱离子是作为掺杂离子，取代钆离子的晶格位置，镱的掺杂浓度在0.5at％～25at％之间。
2、一种权利要求1的晶体的制备方法，其特征在于：该晶体采用提拉法生长，晶体的生长温度为1450—1500℃，提拉速度为0.5-2mm/h，晶体转速为15-30rmp。
3、一种权利要求1的晶体的用途，其特征在于：该晶体用于固体飞秒激光器中作为激光工作物质，使用闪光灯或激光二极管作为泵浦源，激发产生1063nm波长的激光输出。
4、一种权利要求1的晶体的用途，其特征在于：用该晶体制成的固体飞秒激光器用于信息学、生物医学、超快科学领域中。
CNB2004101010562A 2004-12-03 2004-12-03 掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体 Expired - Fee Related CN100469951C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004101010562A CN100469951C (zh) 2004-12-03 2004-12-03 掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004101010562A CN100469951C (zh) 2004-12-03 2004-12-03 掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1782145A CN1782145A (zh) 2006-06-07
CN100469951C true CN100469951C (zh) 2009-03-18

Family

ID=36772736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004101010562A Expired - Fee Related CN100469951C (zh) 2004-12-03 2004-12-03 掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100469951C (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102965730A (zh) * 2011-09-01 2013-03-13 中国科学院福建物质结构研究所 一种镱激活硼酸钆钙新型超快激光晶体
CN110747509A (zh) * 2019-11-28 2020-02-04 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种掺镱硼酸锶钆钇混晶激光晶体及其制备方法和应用
CN110725003A (zh) * 2019-11-28 2020-01-24 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种掺镱硼酸锶钆镧激光晶体及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1143124A (zh) * 1995-08-15 1997-02-19 中国科学院物理研究所 掺镱的钒酸钇激光晶体及其制备方法
CN1250115A (zh) * 1998-10-05 2000-04-12 中国科学院福建物质结构研究所 掺钕类低温相硼酸镧钪自倍频激光晶体
CN1422994A (zh) * 2001-11-23 2003-06-11 中国科学院福建物质结构研究所 掺铬硼酸镧钪可调谐激光晶体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1143124A (zh) * 1995-08-15 1997-02-19 中国科学院物理研究所 掺镱的钒酸钇激光晶体及其制备方法
CN1250115A (zh) * 1998-10-05 2000-04-12 中国科学院福建物质结构研究所 掺钕类低温相硼酸镧钪自倍频激光晶体
CN1422994A (zh) * 2001-11-23 2003-06-11 中国科学院福建物质结构研究所 掺铬硼酸镧钪可调谐激光晶体

Also Published As

Publication number Publication date
CN1782145A (zh) 2006-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1837418A (zh) 掺镱硼酸镧钙激光晶体及其制备方法和用途
CN101037804A (zh) 双掺镱铒离子钼酸钆钠激光晶体及其制备方法和用途
CN101037796A (zh) 掺钕硼酸氧钙钆镧激光晶体及其制备方法和用途
CN1916242A (zh) 双掺铒镱硼酸钆钙激光晶体及其制备方法与用途
CN101212122A (zh) 一种掺镱硼酸氧钙钆镧激光晶体及其制备方法和用途
CN1837421A (zh) 掺钕钼酸钆锂激光晶体及其制备方法和用途
CN101212123A (zh) 一种掺镱硼酸氧钙钇镧激光晶体及其制备方法和用途
CN1916244A (zh) 掺钕钼酸镧锂激光晶体及其制备方法和用途
CN101037797A (zh) 掺铒镱硼酸钆锶激光晶体及其制备方法和用途
CN100469950C (zh) 一种掺镱硼酸钇锶飞秒激光晶体
CN1837419B (zh) 掺镱硼酸氧钙钇镧激光晶体及其制备方法和用途
CN100469951C (zh) 掺镱硼酸钆锶飞秒激光晶体
CN101078133A (zh) 掺钕钒酸镧钙激光晶体及其制备方法和用途
CN101676443B (zh) 掺钕钨酸镧铯激光晶体及其制备方法和用途
CN101037802A (zh) 掺钕钼酸钆钡激光晶体及其制备方法和用途
CN100368603C (zh) 掺钕钨酸镧锂激光晶体及其制备方法
CN101037798A (zh) 双掺铒镱硼酸镧钙激光晶体及其制备方法和用途
CN102936751A (zh) 掺钕钼酸镥钠激光晶体及其制备方法
CN1966780A (zh) 掺钕钼酸钇钠激光晶体及其制备方法和用途
CN100469952C (zh) 掺钕硼酸钆锶激光晶体
CN100368602C (zh) 掺钕硼酸钇锶激光晶体
CN101212121A (zh) 掺镱钼酸镧钾激光晶体及其制备方法和用途
CN1318660C (zh) 掺钕钒酸镧激光晶体及其制备方法
CN101037805A (zh) 掺铒钼酸钇钠激光晶体及其制备方法和用途
CN101063229A (zh) 掺钕铌酸钡锂激光晶体及其制备方法和用途

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090318

Termination date: 20131203